将地球的卫星照片转换为球体纹理映射（OpenGL ES）

Question

将地球的卫星照片转换为球体纹理映射（OpenGL ES）

ipad3dopengl-es-2.0

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我们有5颗静止轨道卫星，分布在赤道周围（间距不完全相等，但差不多）每天拍摄地球的照片。每张照片的输出结果就是——意外！——一个从远处拍摄的球体照片。

我需要将这些照片重新组合成一个纹理贴图球体，但我不确定最佳方法。关键问题：

由于这些照片拍摄对象为球体，当您离中心越远时，它们会产生极大的畸变。
有许多“组”由5张照片组成，不同时间拍摄的。任何解决方案都需要编程实现，我不能手动完成:(
输出平台是iPad3：Open GL ES 2，纹理大小可达4096x4096-但不如桌面GPU强大。我不太擅长着色器（尽管我已经做了很多OpenGL预着色器）。
这些照片本身的分辨率很高，我不确定是否可以同时加载所有5个纹理。我还为行星表面加载了非常高分辨率的纹理（在卫星照片下面）。

我已经具备了：将单个矩形纹理映射到球体上（我的球体是标准网格包装成球体，顶点均匀分布在表面上），所以…我试图将5个球体照片转换为单个矩形贴图（但目前没有成功；虽然有人指向了一个“极坐标正弦变形”，看起来可能效果更好）。

我还考虑过用5张照片制作立方贴图，并聪明地决定读取哪张照片来提供给给定的像素，但我并不完全信服。

是否有更好的方法？我是否忽略了什么？或者有人已经实现了上述功能的具体方法吗？

- Adam

1个回答

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可以查看英文原文，
原文链接

- Spektre · Answer 1

我会从中制作一个矩形纹理。

你需要两个2D纹理/数组，一个用于r，g，b颜色总和的平均值avg，另一个用于计数cnt。此外，我不确定是否应该使用OpenGL/GLSL，对我来说，C/C++会更好。

我会这样做：

清空目标纹理 (avg[][]=0, cnt[][]=0)
获取卫星位置/方向、时间

从位置和方向创建转换矩阵，该矩阵将地球投影到与照片相同的方式。然后根据时间确定旋转偏移。
整个地球表面循环

只需要两个嵌套循环 a - 旋转和 `b - 距赤道的距离。
从 a,b 和变换矩阵 + 旋转位移 (a-轴) 获取 x,y,z

也可以反向执行 a,b,z = f(x,y)，但这更加棘手但更快更准确。您还可以在相邻的 (pixels/areas)[a][b] 之间插值 x,y,z
添加像素

如果 x,y,z 在正面 (z>0 或 z<0 取决于摄像机 Z 方向)，则
```
avg[a][b]+=image[x][y]; cnt[a][b]++;
```
嵌套循环#3结束。
转到#2并使用下一个照片
整个 avg 纹理循环以恢复平均颜色
```
if (cnt[a][b]) avg[a][b]/=cnt[a][b];
```

[注]

可以测试复制的像素是否为：

在白天或晚上获取（只使用您想要的，不要混合在一起！）还可以确定云层（我认为是灰色/白色而不是雪）并忽略它们。
不要溢出颜色

可以使用3个单独的纹理r [] []，g [] []，b [] []而不是avg来避免这种情况
可以忽略地球边缘附近的区域以避免扭曲
可以应用照明校正

从时间和a，b坐标来规范照明

希望有所帮助...

[编辑1]正交投影

因此，这里是我所说的正交投影的含义：

Satellite photo texture (EUMETSAT)

这是使用的纹理（在网络上找不到更适合且免费的），我想使用真实的卫星图像而不是一些渲染出来的东西...

orthogonal projection

这是我的正交投影应用程序

红、绿、蓝线是地球坐标系（x，y，z轴）
（红、绿、蓝）白色线是卫星投影坐标系（x，y，z轴）

目的是将地球顶点坐标（vx，vy，vz）转换为卫星坐标（x，y，z）如果z>=0则为已处理纹理的有效顶点，因此可以从x，y 直接计算纹理坐标（正交）而不需要透视。

例如：tx=0.5*(+x+1); ... 如果x被缩放到<-1,+1>并且可用的纹理是tx <0,1>，那么对于y轴也是一样的：ty=0.5*(-y+1); ... 如果y被缩放到<-1,+1>并且可用的纹理是ty <0,1>（我的相机与纹理矩阵相比具有反转的y坐标系，因此在y轴上有反转符号）。

如果z < 0，则正在处理超出纹理范围的顶点，因此请忽略它...正如您在图像上看到的，纹理的外部边界被扭曲，因此您应该仅使用内部（例如地球图像区域的70%），还可以根据距离从纹理中心点进行某种纹理坐标校正。完成后，将所有卫星图像投影合并为一个图像即可。 [编辑2]好吧，我稍微玩了一下，发现了这个：

反向投影校正对我的纹理根本不起作用，我认为可能是后处理的图像...
基于中点距离的校正似乎很好，但使用的比例系数很奇怪，不知道为什么要乘以6，当应该是4时...
```
tx=0.5*(+(asin(x)*6.0/M_PI)+1); 
ty=0.5*(-(asin(y)*6.0/M_PI)+1); 
```

corrected nonlinear projection

校正非线性投影（通过asin）

corrected nonlinear projection edge zoom

修正了非线性投影边缘缩放
纠正asin纹理坐标后，扭曲比没有纠正时小得多